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单端反激开关电源变压器设计

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电源

单端反激开关电源变压器设计单端反激开关电源变压器设计

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单端反激开关电源变压器设计
单端反激开关电源的变压器实质上是一个耦合电感,它要承担着储½、变压、传递½量等工
½。下面对工½于连续模式和断续模式的单端反激变换器的变压器设计进行了总结。
1、
已知的参数
输出电压
V
out
这些参数由设计人员根据用户的需求和电路的特点确定,
包括:
输入电压
V
in
每路输出的功率
P
out
、效率η、开关频率
f
s
(或周期 T)、线路主开关管的耐压 V
mos
2、
计算
在反激变换器中,副边反射电压即反激电压
V
f
与输入电压之和不½高过主开关管的耐压,
同时还要留有一定的裕量(此处假设为
150V)。反激电压由下式确定:
V
f
=V
Mos
-V
inDCMax
-150V
反激电压和输出电压的关系由原、副边的匝比确定。所以确定了反激电压之后,就可以确定
原、副边的匝比了。
N
p
/N
s
=V
f
/V
out
另外,反激电源的最大占空比出现在最½输入电压、最大输出功率的状态,根据在稳态下,
变压器的磁平衡,可以有下式:
V
inDCMin
D
Max
=V
f
・(1-D
Max
)
设在最大占空比时,½开关管开通时,原边电流为
I
p1
,½开关管关断时,原边电流上升到
I
p2
。若
I
p1
0,则说明变换器工½于断续模式,否则工½于连续模式。由½量守恒,我们
有下式:
1/2・(I
p1
+I
p2
)・D
Max
・V
inDCMin
=P
out
一般连续模式设计,我们令
I
p2
=3I
p1
这样就可以求出变换器的原边电流,由此可以得到原边电感量:
L
p
= D
Max
・V
inDCMin
/f
s
・ΔI
p
对于连续模式,ΔI
p
=I
p2
-I
p1
=2I
p1
;对于断续模式,ΔI
p
=I
p2
可由
A
w
A
e
法求出所要铁芯:
A
w
A
e
=(L
p
・I
p22
・10
4
/B
w
・K
0
・K
j
)
1.14
在上式中,
A
w
为磁芯窗口面积,单½为
cm
2
A
e
为磁芯截面积,单½为
cm
2
L
p
为原边电感量,单½为
H
I
p2
为原边峰值电流,单½为
A
B
w
为磁芯工½磁感应强度,单½为
T
K
0
为窗口有效½用系数,根据安规的要求和输出路数决定,一般为
0.2~0.4
K
j
为电流密度系数,一般取
395A/cm
2
根据求得的
A
w
A
e
值选择合适的磁芯,一般½量选择窗口长½之比比较大的磁芯,这样磁芯
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的窗口有效½用系数较高,同时可以减小漏感。
有了磁芯就可以求出原边的匝数。根据下式:
N
p
=L
p
・I
p2
・10
4
/B
w
・A
e
再根据原、副边的匝比关系可以求出副边的匝数。有时求的匝数不是整数,这时应该调整某
些参数,½原、副边的匝数合适。
为了避免磁芯饱和,我们应该在磁回路中加入一个适½的气隙,计算如下:
l
g
=0.4π・N
p2
・A
e
・10
-8
/L
p
在上式中,
l
g
为气隙长度,单½为
cm
N
p
为原边匝数,
A
e
为磁芯的截面积,单½为
cm
2
L
p
为原边电感量,单½为
H
至此,
单端反激开关电源变压器的主要参数设计完成。
我们应该在设计完成后核算窗口面积
是否够大、变压器的损耗和温升是否可以接受。同时,在变压器的制½中还有一些工艺问题
需要注意。
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